DE102010019577A1 - Structural element for a motor vehicle seat, comprises a first component and a second component, which have a form-closed connection or a form-closed and force-closed connection in an overlap region - Google Patents

Structural element for a motor vehicle seat, comprises a first component and a second component, which have a form-closed connection or a form-closed and force-closed connection in an overlap region Download PDF

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Hans-Georg Werner
Joshua Hesterberg
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Abstract

The structural element (100) for a motor vehicle seat, comprises a first component (101) and a second component (102), which have a form-closed connection, or a form-closed and force-closed connection in an overlap region (103, 103'). The connection in the overlap region is produced by an electromagnetic pulse shaping method. The first component comprises a form-closed molding and the second component is molded into a form-closed molding by means of an electrically conductive drive element. The second component has a steel material. The structural element (100) for a motor vehicle seat, comprises a first component (101) and a second component (102), which have a form-closed connection or a form-closed and force-closed connection in an overlap region (103, 103'). The connection in the overlap region is produced by an electromagnetic pulse shaping method. The first component comprises a form-closed molding and the second component is molded into a form-closed molding by means of an electrically conductive drive element. The second component has a steel material, an aluminum material or a magnesium material or a component of different materials. The form-closed molding of the first component is formed in the overlap region as a rip, which has a depth varying in a rip longitudinal direction and is arranged parallel or perpendicular to a main extension direction of the first component. The rip has an angle of 44-46[deg] with respect to the main extension direction of the first component. The first component has hexagonal or octagonal cross section in the overlap region. The first component in the overlap region comprises the form-closed molding and further form-closed molding, which are formed as rip with respective to rip longitudinal directions, which are arranged parallel to each other. The first component in the overlap region has two or three form-closed moldings, which are arranged from each other in a regular circumferential angular distance. Independent claims are included for (1) a component for use as a first component of a structural element; (2) a process for manufacturing a structural element; (3) a device for producing a structural element; and (4) a hybrid structural element for a motor vehicle seat.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Strukturelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a structural element according to the preamble of claim 1.

Solche Strukturelemente von Kraftfahrzeugen sind allgemein bekannt. Beispielsweise werden derartige Strukturelemente dadurch hergestellt, dass ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil in einem Überlappungsbereich formschlüssig miteinander verbunden werden, indem die Bauteile im Überlappungsbereich beispielsweise durch Druckfügen miteinander verbunden werden.Such structural elements of motor vehicles are well known. For example, such structural elements are produced in that a first component and a second component are positively connected to each other in an overlap region by the components in the overlapping region are connected to each other, for example by press-joining.

Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass die Bauteile sehr genau justiert werden müssen, wodurch ein großer Aufwand entsteht. Außerdem erfordern diese Verfahren einen vergleichsweise großen Überlappungsbereich, um beispielsweise eine geforderte Festigkeit der Verbindung zu gewährleisten.However, these methods have the disadvantage that the components must be adjusted very precisely, whereby a great deal of effort. In addition, these methods require a relatively large overlap area, for example, to ensure a required strength of the connection.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strukturelement für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist.It was therefore an object of the present invention to provide a structural element for a motor vehicle, which does not have the disadvantages of the prior art.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Strukturelement, das erfindungsgemäße Bauteil, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst.This object is achieved by the structural element according to the invention, the component according to the invention, the method according to the invention and the device according to the invention.

Das erfindungsgemäße Strukturelement, das erfindungsgemäße Bauteil, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Bauteile ohne aufwendiges Justieren im Überlappungsbereich miteinander verbunden werden können. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, dass nur ein vergleichsweise kleiner Überlappungsbereich notwendig ist und dennoch eine stabile Verbindung erreicht werden kann. Die Herstellung der Verbindung erfolgt vorteilhaft sehr präzise.The structural element according to the invention, the component according to the invention, the method according to the invention and the device according to the invention according to the independent claims have the advantage over the prior art that the components can be connected to one another without complex adjustment in the overlapping area. Furthermore, it is advantageously possible that only a comparatively small overlap area is necessary and yet a stable connection can be achieved. The preparation of the compound is advantageously very precise.

Diese Vorteile werden durch ein erfindungsgemäßes Strukturelement erreicht, wobei das Strukturelement ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil aufweist, wobei das erste Bauteil und das zweite Bauteil in einem Überlappungsbereich eine formschlüssige oder form- und kraftschlüssige Verbindung aufweisen, wobei die Verbindung im Überlappungsbereich mit einem elektromagnetischen Pulsformverfahren herstellbar ist, wobei das erste Bauteil im Überlappungsbereich mindestens eine Formschlussausformung aufweist, wobei das zweite Bauteil in diese mindestens eine Formschlussausformung einformbar ist.These advantages are achieved by a structural element according to the invention, wherein the structural element has a first component and a second component, wherein the first component and the second component in an overlap region have a positive or positive and non-positive connection, wherein the compound in the overlap region with an electromagnetic Pulse molding method can be produced, wherein the first component in the overlap region has at least one form-fitting, wherein the second component can be formed in this at least one Formschlussausformung.

Beim elektromagnetischen Pulsformverfahren wird die Kraftwirkung eines impulsförmigen Magnetfelds zur Beschleunigung und anschließender Verformung eines elektrisch leitfähigen Materials genutzt. Da das Magnetfeld elektrisch isolierende Materialien durchdringt, ist vorteilhaft auch eine Bearbeitung von leitfähigen Materialien möglich, die mit einem nichtleitenden Material beschichtet sind. Die Verformung erfolgt vorteilhaft ohne Rissbildung in den Oberflächen. Erzeugt wird das impulsförmige Magnetfeld durch eine Spule, die von einem Stromimpuls durchflossen wird. Das Magnetfeld induziert Wirbelströme im elektrisch leitfähigen Material und übt eine kurzzeitig sehr hohe Kraft aus, sodass sich das elektrisch leitfähige Material plastisch verformt, sobald die erzeugt Kraft die Fließgrenze des Materials überschreitet. Vorteilhaft ist das Verfahren berührungslos und in vergleichsweise kurzer Zeit durchführbar. Der Verformvorgang erfolgt vorteilhaft in vergleichsweise kurzer Zeit und verläuft sehr präzise, weil durch den sehr schnellen Verformvorgang nur eine minimale Rückfederung erfolgt. Dadurch wird es möglich, unterschiedliche Materialien berührungslos zu fügen und eine feste Verbindung herzustellen. Vorteilhaft entsteht bei diesem Vorgang keine Werkstoffbeeinflussung durch Wärme, sodass kein thermischer Verzug entsteht und kein Nachrichten notwendig ist. Vorteilhaft entsteht keine Wärmeeinflusszone wie bei thermischen Schweißverfahren, sodass kein Festigkeitsverlust im Verbindungsbereich bzw. im Überlappungsbereich besteht. Weiterhin stellt dieses Verfahren eine vergleichsweise große Wiederholgenauigkeit sicher.In the electromagnetic pulse shaping method, the force effect of a pulse-shaped magnetic field is used for the acceleration and subsequent deformation of an electrically conductive material. Since the magnetic field penetrates electrically insulating materials, processing of conductive materials which are coated with a non-conductive material is also advantageously possible. The deformation is advantageously carried out without cracking in the surfaces. The pulse-shaped magnetic field is generated by a coil through which a current pulse flows. The magnetic field induces eddy currents in the electrically conductive material and exerts a momentarily very high force, so that the electrically conductive material deforms plastically when the force generated exceeds the yield point of the material. Advantageously, the method is contactless and feasible in a relatively short time. The deformation process is advantageously carried out in a relatively short time and runs very precisely, because only a minimal spring-back occurs due to the very fast deformation process. This makes it possible to add different materials contactless and make a solid connection. Advantageously, no material is affected by heat during this process, so that no thermal distortion occurs and no messages are necessary. Advantageously, there is no heat-affected zone as in the case of thermal welding processes, so that there is no loss of strength in the connection area or in the overlapping area. Furthermore, this method ensures a comparatively high repeatability.

Die Bauteile können aus jedem Werkstoff gefertigt sein, wobei das zweite Bauteil bevorzugt aus elektrisch leitendem Material, bevorzugt aus Aluminiummaterial, Magnesiummaterial oder Stahlmaterial, hergestellt ist. oder ein Material aus stoffschlüssigen Verbindungen unterschiedlicher Werkstoffe aufweist. Bevorzugt weisen die Bauteile ein Metallmaterial auf, wobei weiter bevorzugt ein Stahlmaterial oder ein Aluminiummaterial oder ein Magnesiummaterial verwendbar ist. Weiterhin ist es möglich, für das erste Bauteil einen faserverstärkten Kunststoff, bevorzugt einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) zu verwenden. So ist es beispielsweise möglich, nur in besonders stark belasteten Bereichen hochfesten Stahl zu verwenden und in Bereichen, die geringeren Belastungen ausgesetzt sind, nur vergleichsweise leichte Materialien zu verwenden. Weiterhin ist es möglich, dass unterschiedliche Materialen miteinander kombiniert werden, beispielsweise das erste Bauteil aus hochfestem Stahl und das zweite Bauteil aus gewichtsgarendem Aluminium.The components may be made of any material, wherein the second component is preferably made of electrically conductive material, preferably made of aluminum material, magnesium material or steel material. or a material of cohesive compounds of different materials. Preferably, the components comprise a metal material, wherein more preferably a steel material or an aluminum material or a magnesium material is usable. Furthermore, it is possible for the first component to use a fiber-reinforced plastic, preferably a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or a glass fiber reinforced plastic (GRP). It is thus possible, for example, to use high-strength steel only in particularly heavily loaded areas and to use only relatively light materials in areas which are exposed to lower loads. Furthermore, it is possible that different materials are combined with each other, for example, the first component made of high-strength steel and the second component made of gewichtsgarendem aluminum.

Die Bauteile können jedes Querschnittsprofil aufweisen. Bevorzugt ist der Querschnitt zumindest im Überlappungsbereich ein geschlossenes Profil, bevorzugt kreisförmig, polygonförmig bevorzugt sechskantig oder achtkantig ausgebildet. Bevorzugt werden Rohre verwendet oder Profile mit Längskanten. Es sind aber auch Querschnittsprofile wie beispielsweise U-Profile, T-Profile oder Doppel-T-Profile möglich. Bevorzugt werden Flachprofile verwendet. The components can have any cross-sectional profile. At least in the overlap region, the cross section is preferably a closed profile, preferably circular, polygonal, preferably hexagonal or octagonal. Preference is given to using tubes or profiles with longitudinal edges. But there are also cross-sectional profiles such as U-profiles, T-profiles or double-T profiles possible. Preferably flat profiles are used.

Die Bauteile können weiterhin eine vergleichsweise geringe Wandstärke aufweisen, wodurch vorteilhaft durch geringe Wandstärken Gewicht eingespart werden kann.The components can continue to have a comparatively small wall thickness, which can be advantageously saved by low wall thickness weight.

Weiterhin ist es mit dem erfindungsgemäßen Strukturelement vorteilhaft möglich, dass beispielsweise Rohrrahmen zur Verfügung gestellt werden können, die kleine Radien auch aus hochfesten Stählen aufweisen.Furthermore, it is advantageously possible with the structural element according to the invention, for example, that tubular frames can be provided which have small radii also of high-strength steels.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Bauteil mindestens eine Vertiefung und/oder Sicke auf. In diese Vertiefung und/oder Sicke wird das zweite Bauteil mittels elektromagnetischem Pulsformverfahren eingeformt.In a preferred embodiment, the first component has at least one recess and / or bead. In this depression and / or bead, the second component is formed by means of electromagnetic pulse forming process.

Bevorzugt weist das erste Bauteil eine Vielzahl an Vertiefungen und/oder Sicken auf, die in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind.Preferably, the first component has a plurality of recesses and / or beads, which are arranged at a uniform distance from each other.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Formschlussausformung des ersten Bauteils im Überlappungsbereich als Sicke ausgebildet ist, wobei bevorzugt die Sicke eine in Sickenlängsrichtung variierende Sickentiefe aufweist. Dadurch ist vorteilhaft auf einfache Art und Weise eine besonders feste Verbindung, beispielsweise gegen Zug, Druck, Torsion, Biegung und Kombinationen davon, möglich.According to a preferred embodiment, it is provided that the at least one form-fitting formation of the first component is formed in the overlapping region as a bead, wherein preferably the bead has a bead depth varying in the longitudinal direction of the bead. This is advantageous in a simple manner, a particularly strong connection, for example, against train, pressure, torsion, bending and combinations thereof, possible.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Formschlussausformung des ersten Bauteils im Überlappungsbereich als Sicke ausgebildet ist, wobei die Sicke parallel oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des ersten Bauteils angeordnet ist. Alternativ ist die Sicke in einem Winkel zwischen 30° und 60°, bevorzugt zwischen 40° und 50°, weiter bevorzugt zwischen 44° und 46°, bezüglich der Haupterstreckungsrichtung des ersten Bauteils angeordnet. Bevorzugt weist das erste Bauteil im Überlappungsbereich die Formschlussausformung und mindestens eine weitere Formschlussausformung auf, wobei die Formschlussausformung und die weitere Formschlussausformung als Sicken mit jeweils einer Sickenlängsrichtung ausgebildet sind, wobei die Sickenlängsrichtungen parallel zueinander angeordnet sind. Weiter bevorzugt weist das erste Bauteil im Überlappungsbereich mindestens zwei oder mindestens drei Formschlussausformungen auf, wobei die Formschlussausformungen in einem gleichmäßigen Umfangswinkelabstand voneinander angeordnet sind.According to a preferred development, it is provided that the at least one form-fit formation of the first component is formed in the overlapping region as a bead, wherein the bead is arranged parallel or perpendicular to a main direction of extension of the first component. Alternatively, the bead is arranged at an angle between 30 ° and 60 °, preferably between 40 ° and 50 °, more preferably between 44 ° and 46 °, with respect to the main extension direction of the first component. Preferably, the first component in the overlapping region on the Formschlussausformung and at least one further Formschlussausformung, wherein the Formschlussausformung and the other positive locking formations are formed as beads each having a bead longitudinal direction, wherein the bead longitudinal directions are arranged parallel to each other. More preferably, the first component in the overlapping region on at least two or at least three positive engagement formations, wherein the positive engagement formations are arranged at a uniform circumferential angular distance from each other.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Bauteil mittels eines elektrisch leitenden Treibelements in die Formschlussausformung einformbar. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, das zweite Bauteil in die Formschlussausformung des ersten Bauteils einzuformen, auch wenn das zweite Bauteil aus einem nichtleitenden oder nur gering leitendem Material wie z. B. Edelstahl besteht.According to a further preferred embodiment, the second component can be formed by means of an electrically conductive driving element in the form-fitting formation. Thereby, it is advantageously possible to mold the second component in the form-fitting of the first component, even if the second component of a non-conductive or only slightly conductive material such. B. stainless steel.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Bauteil zur Verwendung als ein erstes Bauteil eines erfindungsgemäßen Strukturelements, wobei das Bauteil in einem Überlappungsbereich mindestens eine Formschlussausformung aufweist. Bevorzugt wird die mindestens eine Formschlussausformung mittels eines elektromagnetischen Pulsformverfahrens hergestellt. Vorteilhaft ist es dadurch möglich, dass ohne zusätzliche Maschinen, wie z. B. eine Hydraulikpresse, in derselben Vorrichtung zur Durchführung des elektromagnetischen Pulsformverfahrens sowohl die Formschlussausformungen als auch das Strukturelement aus erstem und zweitem Bauteil herstellbar ist.Another object of the present invention is a component for use as a first component of a structural element according to the invention, wherein the component has at least one form-locking formation in an overlap region. Preferably, the at least one form-fitting formation is produced by means of an electromagnetic pulse-forming method. Advantageously, it is possible that without additional machines, such. B. a hydraulic press, in the same device for carrying out the electromagnetic pulse shaping method, both the positive engagement formations and the structural element of the first and second component can be produced.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturelements, wobei in einem ersten Schritt das zweite Bauteil im Überlappungsbereich zwischen dem ersten Bauteil und einer Spule angeordnet wird, wobei in einem zweiten Schritt im Überlappungsbereich mittels der Spule ein magnetisches Feld erzeugt wird und wobei in einem dritten Schritt im Überlappungsbereich das zweite Bauteil in eine Formschlussausformung des ersten Bauteils eingeformt wird.Another object of the present invention is a method for producing a structural element, wherein in a first step, the second component in the overlap region between the first component and a coil is arranged, wherein in a second step in the overlap region by means of the coil, a magnetic field is generated and wherein in a third step in the overlapping region, the second component is formed in a form-fitting formation of the first component.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Strukturelements, umfassend eine Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes in einem Überlappungsbereich, ein erstes Bauteil mit mindestens einer Formschlussausformung im Überlappungsbereich und ein zweites Bauteil zur Einformung in die Formschlussausformung des ersten Bauteils, wobei das zweite Bauteil im Überlappungsbereich zwischen dem ersten Bauteil und der Spule angeordnet ist.Another object of the present invention is an apparatus for producing a structural element, comprising a coil for generating a magnetic field in an overlap region, a first component having at least one positive engagement in the overlap region and a second component for molding in the positive engagement of the first component, wherein the second component is arranged in the overlapping region between the first component and the coil.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Es zeigenShow it

1 bis 5 schematische Darstellungen von beispielhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Strukturelements, 1 to 5 schematic representations of exemplary embodiments of the structural element according to the invention,

6 eine schematische Darstellung eines Bauteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 6 a schematic representation of a component according to an exemplary embodiment of the present invention and

7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 a schematic representation of a device according to an exemplary embodiment of the present invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

In 1 ist schematisch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strukturelements dargestellt. Das Strukturelement 100 wird in Kraftfahrzeugen verwendet und wird beispielsweise als Rahmenstruktur für eine Rückenlehne und/oder für ein Sitzkissen eines Kraftfahrzeugsitzes verwendet. Das Strukturelement 100 weist ein erstes Bauteil 101 und ein zweites Bauteil 102 auf. Die Bauteile sind jeweils als U-Bügel ausgebildet. Bevorzugt weist das erste Bauteil 101 ein hochfestes Material wie beispielsweise ein Stahlmaterial oder ein faserverstärktes Kunststoffmaterial auf. Das zweite Bauteil 102 weist ein elektrisch leitendes Material auf, bevorzugt wird ein Leichtmetall wie Aluminium oder Magnesium sowie legierter Stahl oder Material aus stoffschlüssigen Verbindungen unterschiedlicher Werkstoffe verwendet. Zur Verbindung des ersten mit dem zweiten Bauteil werden die Bauteil in Überlappungsbereichen 103, 103' mittels eines elektromagnetischen Impulsformverfahrens formschlüssig oder form- und kraftschlüssig miteinander verbunden. Durch den Einsatz von Hybridstrukturen bestehend aus Blech- und Aluminiumprofilen ist eine wesentliche Gewichtsreduzierung möglich, wodurch weiterhin vorteilhaft Kohlendioxidemissionen reduziert werden können. Das Strukturelement 100 kann als Rohrrahmen aus unterschiedlichen Rohrprofilen mit verschiedenen Wandstärken, unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlichen Materialien (Stahl/Aluminium) sowie unterschiedlichen Materialeigenschaften bestehen. Der Rohrrahmen wird anforderungsgerecht konstruiert und es werden zum Beispiel nur in den Bereichen hochfeste Stahlprofile eingesetzt, in denen extrem hohe Kräfte auftreten. Dagegen können andere Bereiche, mit entsprechend geringeren Anforderungen zum Beispiel mit Aluminiumprofilen gestaltet werden. Dadurch wird es möglich, eine vergleichsweise gute Balance zwischen Gewicht, Crashperformance und Kosten zu generieren. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, bestimmte Radien in den Eckbereichen zu realisieren, ohne dass Risse entstehen. Durch den gezielten Ansatz des geeigneten Materials und den damit verbundenen Eigenschaften, kann die Qualität der Rohrrahmen hinsichtlich Herstellbarkeit, Toleranzempfindlichkeit, Spring-back Verhalten, etc. deutlich beeinflusst und verbessert werden. Diese beschriebenen Anforderungen und Eigenschaften an einen Rohrrahmen können mittels des elektromagnetischen Impulsformverfahrens realisiert werden. Dieses Verfahren macht es möglich, dass eine formschlüssige oder kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den beiden unterschiedlichen verwendeten Materialen (Aluminium/Stahl) prozesssicher hergestellt werden kann.In 1 schematically a first embodiment of the structural element according to the invention is shown. The structural element 100 is used in motor vehicles and is used for example as a frame structure for a backrest and / or for a seat cushion of a motor vehicle seat. The structural element 100 has a first component 101 and a second component 102 on. The components are each formed as a U-bracket. Preferably, the first component 101 a high strength material such as a steel material or a fiber reinforced plastic material. The second component 102 has an electrically conductive material, preferably a light metal such as aluminum or magnesium and alloyed steel or material is used from cohesive compounds of different materials. To connect the first to the second component, the component in overlapping areas 103 . 103 ' by means of an electromagnetic pulse forming process form-fitting or positively and non-positively connected. Through the use of hybrid structures consisting of sheet metal and aluminum profiles, a significant reduction in weight is possible, which further advantageous carbon dioxide emissions can be reduced. The structural element 100 Can be a tubular frame made of different tube profiles with different wall thicknesses, different diameters and different materials (steel / aluminum) and different material properties. The tubular frame is constructed according to requirements and, for example, high-strength steel profiles are used only in areas where extremely high forces occur. In contrast, other areas can be designed with correspondingly lower requirements, for example with aluminum profiles. This makes it possible to generate a comparatively good balance between weight, crash performance and costs. Furthermore, it is advantageously possible to realize certain radii in the corner regions without causing cracks. Due to the targeted approach of the appropriate material and the associated properties, the quality of the tube frame in terms of manufacturability, tolerance sensitivity, spring-back behavior, etc. can be significantly influenced and improved. These described requirements and properties of a tubular frame can be realized by means of the electromagnetic pulse shaping method. This method makes it possible that a positive or positive and positive connection between the two different materials used (aluminum / steel) can be produced reliably.

In 2 ist ein zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strukturelements 100 schematisch dargestellt. Das erste Bauteil 101, 101' ist als longitudinales Rohrstück ausgebildet, kann aber auch beispielsweise als abgewinkeltes Rohr ausgebildet sein, und das zweite Bauteil 102, 102' ist als U-Bügel ausgebildet. An den vier Überlappungsbereichen 103, 103', 103'', 103''' ist jeweils das zweite Bauteil 102, 102' mittels elektromagnetischen Impulsformverfahrens auf das erste Bauteil 101, 101' aufgeformt. Im Übrigen wird auf die 1 verwiesen.In 2 is a second embodiment of the structural element according to the invention 100 shown schematically. The first component 101 . 101 ' is designed as a longitudinal pipe piece, but may also be formed, for example, as an angled pipe, and the second component 102 . 102 ' is designed as a U-bracket. At the four overlapping areas 103 . 103 ' . 103 '' . 103 ''' is in each case the second component 102 . 102 ' by means of electromagnetic pulse shaping process on the first component 101 . 101 ' molded. Incidentally, on the 1 directed.

In 3 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strukturelements 100 schematisch dargestellt. Das Strukturelement 100 weist vier longitudinale Rohrstücke, die aber auch beispielsweise als abgewinkeltes Rohr ausgebildet sein können, als erste Bauteile 101 aus einem Leichtmetall auf und vier Eckverbinder 102 aus hochfestem Stahl als zweite Bauteile 102 auf. Die ersten Bauteile 101 werden mittels elektromagnetischem Impulsformverfahren auf die Eckverbinder 102 aufgeformt. Vorteilhaft ist es möglich, dass die unterschiedlichsten Geometrien mit standardisierten Eckverbindern hergestellt werden können. Weiterhin ist es möglich, dass mehrere Verbindungen gleichzeitig hergestellt werden, wodurch vorteilhaft die Fertigungsdauer des Strukturelements erheblich verringert werden kann. Im Übrigen wird auf die 1 verwiesen.In 3 is a third embodiment of the structural element according to the invention 100 shown schematically. The structural element 100 has four longitudinal pipe sections, which may also be formed, for example, as an angled pipe, as the first components 101 made of one light metal and four corner connectors 102 made of high-strength steel as second components 102 on. The first components 101 be by means of electromagnetic pulse shaping process on the corner connectors 102 molded. Advantageously, it is possible that a wide variety of geometries can be produced with standardized corner connectors. Furthermore, it is possible for a plurality of connections to be produced simultaneously, whereby advantageously the production duration of the structural element can be considerably reduced. Incidentally, on the 1 directed.

In 4 ist eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strukturelements 100 schematisch dargestellt. Das Strukturelement 100 weist ein Press-/Gießteil 102 beispielsweise aus Aluminium auf, das im Überlappungsbereich 103 auf das hochfeste erste Bauteil 101 mittels elektromagnetischen Impulsformverfahrens aufgeformt wird. Im Übrigen wird auf die 1 verwiesen.In 4 is a fourth embodiment of the structural element according to the invention 100 shown schematically. The structural element 100 has a pressed / cast part 102 For example, made of aluminum, in the overlap area 103 on the high-strength first component 101 is formed by means of electromagnetic pulse shaping process. Incidentally, on the 1 directed.

In 5 ist eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strukturelements 100 schematisch dargestellt. Das Strukturelement 100 weist Formteile (Braket) 102, 102'', 102''', 102'''' auf, die auf das Longitudinalrohr 101, welches aber auch beispielsweise als abgewinkeltes Rohr ausgebildet sein kann, mittels elektromagnetischen Impulsformverfahrens im Überlappungsbereich 103 aufgeformt werden. Die Formteile 102, 102'', 102''', 102'''' sind beispielsweise aus Stahl oder Aluminium gefertigt. Im Übrigen wird auf die 1 verwiesen.In 5 is a fifth embodiment of the structural element according to the invention 100 shown schematically. The structural element 100 has molded parts (Braket) 102 . 102 '' . 102 ''' . 102 '''' on that on the longitudinal tube 101 , which may also be formed, for example, as an angled pipe, by means of electromagnetic pulse shaping method in the overlapping area 103 be molded. The moldings 102 . 102 '' . 102 ''' . 102 '''' are made of steel or aluminum, for example. Incidentally, on the 1 directed.

In 6 ist schematisch der Überlappungsbereich 103 eines erfindungsgemäßen Bauteils gemäß einer beispielshaften Ausführungsform dargestellt, das als erstes Bauteil 101 im Sinne dieser Erfindung verwendet wird. Das erste Bauteil 101 weist im Überlappungsbereich 103 eine Formschlussausformung 600 und eine weitere Formschlussausformung 700 auf. Die Formschlussausformungen 600, 700 sind als länglich ausgebildete Eindrückungen bzw. Sicken ausgebildet, die sich parallel zueinander in der Wand des ersten Bauteils 101 erstrecken. Diese Ausführungsform ist nur beispielshaft dargestellt, es sind auch andere Ausgestaltungen der Formschlussausformungen 600, 700 oder auch eine andere Anzahl an Formschlussausformungen möglich, beispielsweise quer oder parallel zur Haupterstreckungsrichtung des ersten Bauteils 101.In 6 is schematically the overlap area 103 a component according to the invention according to an exemplary embodiment shown, as the first component 101 used in the sense of this invention. The first component 101 points in the overlap area 103 a Formschlussausformung 600 and another form-fitting formation 700 on. The positive locking formations 600 . 700 are formed as elongated indentations or beads, which are parallel to each other in the wall of the first component 101 extend. This embodiment is shown only by way of example, there are also other embodiments of the positive locking formations 600 . 700 or a different number of Formschlussausformungen possible, for example, transversely or parallel to the main extension direction of the first component 101 ,

In 7 ist schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Strukturelements 100 dargestellt. Im Überlappungsbereich 103 überlappt das zweite Bauteil 102 das erste Bauteil 101 und insbesondere die Formschlussausformung 600 und die weitere Formschlussausformung 700 des ersten Bauteils 101. In radialer Richtung außerhalb des ersten Bauteils 101 und zweiten Bauteils 102 ist eine Spule 800 angeordnet, sodass das zweite Bauteil 102 zwischen dem ersten Bauteil 101 und der Spule 800 angeordnet ist, wobei hier nur schematisch einige Wicklungen der Spule 800 dargestellt sind. Bei Durchführung des elektromagnetischen Impulsformverfahrens wird das zweite Bauteil 102 durch die mittels Stromfluss durch die Spule 800 elektromagnetisch erzeugte radial nach innen wirkende Kraft in die Formschlussausformungen 600, 700 eingedrückt (gestrichelt dargestellt), sodass eine formschlüssige oder form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Bauteil 101 und dem zweiten Bauteil 102 entsteht. Alternativ ist es auch möglich, dass die Spule im Innern des zweiten Bauteils angeordnet ist, sodass die elektromagnetische Kraft radial nach außen wirkt und das zweite Bauteil in Formschlussausformungen des radial außerhalb des zweiten Bauteils angeordneten ersten Bauteils eingedrückt wird.In 7 schematically is an exemplary embodiment of the device according to the invention for producing a structural element according to the invention 100 shown. In the overlap area 103 overlaps the second component 102 the first component 101 and in particular the form-fitting formation 600 and the further form-fitting formation 700 of the first component 101 , In the radial direction outside of the first component 101 and second component 102 is a coil 800 arranged so that the second component 102 between the first component 101 and the coil 800 is arranged, with only a few windings of the coil 800 are shown. When performing the electromagnetic pulse forming process, the second component 102 by means of current flow through the coil 800 Electromagnetically generated radially inwardly acting force in the form-fitting 600 . 700 pressed (dashed lines), so that a positive or positive and non-positive connection between the first component 101 and the second component 102 arises. Alternatively, it is also possible for the coil to be arranged in the interior of the second component, so that the electromagnetic force acts radially outwards and the second component is pressed into form-locking formations of the first component arranged radially outside the second component.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Strukturelementstructural element
101, 101'101, 101 '
erstes Bauteilfirst component
102, 102', 102'', 102''', 102''''102, 102 ', 102' ', 102' '', 102 '' ''
zweites Bauteilsecond component
103, 103', 103'', 103'''103, 103 ', 103' ', 103' ''
Überlappungsbereichoverlap area
600600
FormschlussausformungFormschlussausformung
700700
weitere Formschlussausformungfurther form-fitting formation
800800
SpuleKitchen sink

Claims (12)

Strukturelement (100) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugsitzes, wobei das Strukturelement (100) ein erstes Bauteil (101) und ein zweites Bauteil (102) aufweist, wobei das erste Bauteil (101) und das zweite Bauteil (102) in einem Überlappungsbereich (103) eine formschlüssige oder form- und kraftschlüssige Verbindung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung im Überlappungsbereich (600) mit einem elektromagnetischen Pulsformverfahren herstellbar ist, wobei das erste Bauteil (101) im Überlappungsbereich (103) mindestens eine Formschlussausformung (600) aufweist, wobei das zweite Bauteil (102) in diese mindestens eine Formschlussausformung (600) einformbar ist.Structural element ( 100 ) of a motor vehicle, in particular a motor vehicle seat, wherein the structural element ( 100 ) a first component ( 101 ) and a second component ( 102 ), wherein the first component ( 101 ) and the second component ( 102 ) in an overlapping area ( 103 ) have a positive or positive and non-positive connection, characterized in that the compound in the overlapping area ( 600 ) can be produced with an electromagnetic pulse shaping method, wherein the first component ( 101 ) in the overlapping area ( 103 ) at least one form-locking formation ( 600 ), wherein the second component ( 102 ) in this at least one form-locking formation ( 600 ) is einformbar. Strukturelement (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (102) ein elektrisch leitfähiges Material, bevorzugt ein Stahlmaterial, ein Aluminiummaterial oder ein Magnesiummaterial oder ein Material aus stoffschlüssigen Verbindungen unterschiedlicher Werkstoffe, aufweist.Structural element ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the second component ( 102 ) An electrically conductive material, preferably a steel material, an aluminum material or a magnesium material or a material of cohesive compounds of different materials having. Strukturelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Formschlussausformung (600) des ersten Bauteils (101) im Überlappungsbereich (103) als Sicke ausgebildet ist, wobei bevorzugt die Sicke eine in Sickenlängsrichtung variierende Sickentiefe aufweist.Structural element ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one form-locking formation ( 600 ) of the first component ( 101 ) in the overlapping area ( 103 ) is formed as a bead, wherein preferably the bead has a bead depth varying in the bead longitudinal direction. Strukturelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Formschlussausformung (600) des ersten Bauteils (101) im Überlappungsbereich (103) als Sicke ausgebildet ist, wobei die Sicke parallel oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des ersten Bauteils (101) angeordnet ist.Structural element ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one form-locking formation ( 600 ) of the first component ( 101 ) in the overlapping area ( 103 ) is formed as a bead, wherein the bead parallel or perpendicular to a main extension direction of the first component ( 101 ) is arranged. Strukturelement (100) nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Formschlussausformung (600) des ersten Bauteils (101) im Überlappungsbereich (103) als Sicke ausgebildet ist, wobei die Sicke in einem Winkel zwischen 30° und 60°, bevorzugt zwischen 40° und 50°, weiter bevorzugt zwischen 44° und 46°, bezüglich einer Haupterstreckungsrichtung. des ersten Bauteils (101) angeordnet ist.Structural element ( 100 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one form-locking formation ( 600 ) of the first component ( 101 ) in the overlapping area ( 103 ) is formed as a bead, wherein the bead at an angle between 30 ° and 60 °, preferably between 40 ° and 50 °, more preferably between 44 ° and 46 °, with respect to a main direction of extent. of the first component ( 101 ) is arranged. Strukturelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (101) zumindest im Überlappungsbereich (103) einen geschlossenen Querschnitt, bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt, einen polygonartigen bevorzugt einen sechskantigen oder achtkantigen Querschnitt, aufweist.Structural element ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first component ( 101 ) at least in the overlapping area ( 103 ) has a closed cross section, preferably a circular cross section, a polygonal, preferably a hexagonal or octagonal cross section. Strukturelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (101) im Überlappungsbereich (103) die Formschlussausformung (600) und mindestens eine weitere Formschlussausformung (700) aufweist, wobei die Formschlussausformung (600) und die weitere Formschlussausformung (700) als Sicken mit jeweils einer Sickenlängsrichtung ausgebildet sind, wobei die Sickenlängsrichtungen parallel zueinander angeordnet sind.Structural element ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first component ( 101 ) in the overlapping area ( 103 ) the form-fitting formation ( 600 ) and at least one further form-fit formation ( 700 ), wherein the form-locking formation ( 600 ) and the further form-fitting formation ( 700 ) are formed as beads, each having a bead longitudinal direction, wherein the bead longitudinal directions are arranged parallel to each other. Strukturelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (101) im Überlappungsbereich (103) mindestens zwei oder mindestens drei Formschlussausformungen (600, 700) aufweist, wobei die Formschlussausformung (600, 700) in einem gleichmäßigen Umfangswinkelabstand voneinander angeordnet sind.Structural element ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first component ( 101 ) in the overlapping area ( 103 ) at least two or at least three form-locking formations ( 600 . 700 ), wherein the form-locking formation ( 600 . 700 ) are arranged at a uniform circumferential angular distance from each other. Strukturelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (102) mittels eines elektrisch leitenden Treibelements in die Formschlussausformung einformbar ist.Structural element ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second component ( 102 ) is einformbar by means of an electrically conductive drive element in the form-fitting. Bauteil zur Verwendung als ein erstes Bauteil (101) eines Strukturelements (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauteil in einem Überlappungsbereich (103) mindestens eine Formschlussausformung (600) aufweist.Component for use as a first component ( 101 ) of a structural element ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the component is in an overlapping area ( 103 ) at least one form-locking formation ( 600 ) having. Verfahren zur Herstellung eines Strukturelements (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in einem ersten Schritt das zweite Bauteil (102) im Überlappungsbereich (103) zwischen dem ersten Bauteil (101) und einer Spule (800) angeordnet wird, wobei in einem zweiten Schritt im Überlappungsbereich (103) mittels der Spule (800) ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird und wobei in einem dritten Schritt im Überlappungsbereich (103) das zweite Bauteil (102) in eine Formschlussausformung (600) des ersten Bauteils eingeformt wird.Method for producing a structural element ( 100 ) according to one of claims 1 to 7, wherein in a first step the second component ( 102 ) in the overlapping area ( 103 ) between the first component ( 101 ) and a coil ( 800 ), wherein in a second step in the overlap region ( 103 ) by means of the coil ( 800 ) an electromagnetic field is generated and wherein in a third step in the overlap region ( 103 ) the second component ( 102 ) in a form-locking formation ( 600 ) of the first component is formed. Vorrichtung zur Herstellung eines Strukturelements (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend eine Spule (800) zur Erzeugung eines elektromagentischen Feldes in einem Überlappungsbereich (103), ein erstes Bauteil (101) mit mindestens einer Formschlussausformung (600) im Überlappungsbereich (103) und ein zweites Bauteil (102) zur Einformung in die Formschlussausformung (600) des ersten Bauteils (101), wobei das zweite Bauteil (102) im Überlappungsbereich (103) zwischen dem ersten Bauteil (101) und der Spule (800) angeordnet ist.Device for producing a structural element ( 100 ) according to one of claims 1 to 8, comprising a coil ( 800 ) for generating an electromagnetic field in an overlapping area ( 103 ), a first component ( 101 ) with at least one form-fitting formation ( 600 ) in the overlapping area ( 103 ) and a second component ( 102 ) for molding into the positive-locking molding ( 600 ) of the first component ( 101 ), the second component ( 102 ) in the overlapping area ( 103 ) between the first component ( 101 ) and the coil ( 800 ) is arranged.
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